Termomekanisk behandling av metaller består i mekanisk deformation vid en temperatur högre än fasövergångstemperaturen (högtemperatur TMT, HTMT), eller mellan fasövergångstemperaturen och den martensitiska omvandlingstemperaturen (lågtemperatur TMT, LTMT). Termomekanisk bearbetning är begränsad i tiden, eftersom omedelbart efter slutförandet av deformationen kyls metallen snabbt ( härdning ) för att erhålla en krossad, mättad med dislokationer, metallkristallstruktur. Den vanliga strukturen efter släckning är martensit+bainit+restaustenit. Termomekanisk bearbetning används inte bara för stål, utan även för andra metaller [1] .
När det gäller TMT för bearbetning av aluminiumlegeringar saktar tillsatsen av legeringselement som krom och kisel ner omkristalliseringen och gör därför processen mer effektiv. För austenitiska stål, såsom rostfritt stål X18H10 , som inte upplever någon fasövergång, bestäms härdningen av strukturens fixering, eftersom detta stål inte härdas i vanlig mening. Även om de tekniska processerna för olika metaller och legeringar är olika, var grunden för deras utveckling fenomenet med strukturärvning som upptäcktes i Sovjetunionen under austenit-martensitfasövergången [2] .
Faktum är att människor har använt termomekanisk bearbetning sedan antiken. Ett av alternativen för TMT är till exempel smide . Senare, under utvecklingen av metallurgi och materialvetenskap, trodde man länge att töjningshärdning (härdning) tas bort när den värms över omkristallisationstemperaturen , och därför användes ett schema som inte tog hänsyn till tidsfaktorn - separat deformation (i stämplar , pressar , valsverk ), och separat härdning (ofta med mellanvärme). Man trodde att för att uppnå hög hållfasthet krävs en homogen struktur, så härdning bör ske från en temperatur över 880..860 °C [3] .
Med metallurgins vidareutveckling visade det sig att ur kombinationen av styrka och duktilitet är det bästa för konstruktionselement som inte har höga krav på hårdhet övre eller undre bainit , som kan erhållas vid sluthärdning. och vid lägre temperaturer. Under deformationsprocessen får austenitkorn den önskade formen (vanligtvis långsträckta), och efter härdning och härdning visar sig metallens egenskaper vara högre än utan TMT. Detta gör det i många fall möjligt att minska delars tvärsnitt och vikt, och i vissa fall att överge legerat stål till förmån för billigare kolstål. Eftersom deformation i sig är en del av tillverkningsprocessen för arbetsstycket, motsvarar merkostnaderna för TMT (ståluppvärmning) konventionell härdning, som TMT ersätter [4] .
Att omforma produktionen med övergången från härdning till TMT, med en liten förändring av produktionens anläggningstillgångar, kräver dock en högre kultur vad gäller kontroll av metallens temperatur och håll- och härdningstider. I synnerhet efter den slutliga övergången behövs sådan härdning omedelbart för att fixera strukturen som erhålls genom deformation [4] .
Effekten av denna bearbetning erhålls på grund av den snabbaste härdningen efter deformation (i processen att erhålla ett delämne). Omkristallisation vid dessa temperaturer (över 880°C) tar sekunder, så den förstärkande effekten är begränsad, och långvarig och betydande deformation ger inte större effekt. Därför är den vanligtvis begränsad till 20-30 % [1] .
HTMT ger stål större slaghållfasthet, sänker kallsprödhetströskeln och eliminerar effekten av anlöpningssprödhet [3] .
Nederbördshärdat aluminium och andra legeringar bearbetas också med denna teknik.
Med denna behandling värms stålet över fasövergångstemperaturen med en hålltid som krävs för fullständig övergång till austenit, varefter det kyls och deformation utförs vid en temperatur av 400..600 °C. Efter härdning bibehålls härdningseffekten (större än med HTMT, eftersom omkristallisation inte sker). Högsta prestanda erhålls med en kombination av HTMT och LTMT, det vill säga efter högtemperaturdeformation följer lågtemperaturdeformation.
Man bör komma ihåg att i många fall krävs ytterligare legering för att öka stabiliteten hos den austenitiska strukturen (till exempel nickel , mangan ), medan HTMT inte ställer ytterligare krav på sönderfallstiden för austenit och därför vanligtvis används för valsade kolstål. LTMT kräver mer kraftfull pressutrustning, på grund av de stora krafterna under deformation [3] .
Restaustenit ger stålet något större duktilitet, men minskar draghållfastheten och speciellt sträckgränsen. Efter LTMT av legerade stål återstår en ganska betydande del av austenitfasen: 20-30 % eller mer (högkromstål). Kallbehandling efter härdning ökar hårdheten och styrkan. Eftersom halten av restaustenit är högre i högkolhaltiga (0,60 % och högre) legerade stål, är det dessa som är mer lönsamma att bearbeta [5] .